Todos os elementos têm átomos como sua unidade básica, e um átomo contém três partículas fundamentais, que são elétrons carregados negativamente, prótons carregados positivamente e nêutrons de partículas neutras. O número de prótons e nêutrons presentes no núcleo é chamado de número de massa dos elementos, e o número de prótons é chamado de número atômico. Os mesmos elementos cujos átomos contêm o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons são chamados de isótopos. Um exemplo é o hidrogênio, que possui três isótopos. Este é o hidrogênio com zero nêutrons, deutério contendo um nêutron e trítio - contém dois nêutrons. Este artigo se concentrará em um isótopo de hidrogênio chamado deutério, também conhecido como hidrogênio pesado.
O que é deutério?
O deutério é um isótopo do hidrogênio que difere do hidrogênio por um nêutron. Normalmente, o hidrogênio tem apenas um próton, enquanto o deutério tem um próton e um nêutron. É amplamente utilizado em reaçõesdivisão.
Deutério (símbolo químico D ou ²H) é um isótopo estável de hidrogênio encontrado na natureza em quantidades extremamente pequenas. O núcleo de deutério, chamado deutério, contém um próton e um nêutron, enquanto o núcleo de hidrogênio, muito mais comum, contém apenas um próton e nenhum nêutron. Portanto, cada átomo de deutério tem uma massa que é cerca de duas vezes a de um átomo de hidrogênio comum, e o deutério também é chamado de hidrogênio pesado. A água na qual átomos de hidrogênio comuns são substituídos por átomos de deutério é chamada de água pesada.
Principais recursos
massa isotópica de deutério - 2, 014102 unidades. O deutério tem uma meia-vida estável porque é um isótopo estável.
O excesso de energia do deutério é 13.135,720 ± 0,001 keV. A energia de ligação para o núcleo de deutério é 2224,52 ± 0,20 keV. O deutério combina com o oxigênio para formar D2O (2H2O), também conhecido como água pesada. O deutério não é um isótopo radioativo.
O deutério não é perigoso para a saúde, mas pode ser usado para criar armas nucleares. O deutério não é produzido artificialmente, pois é naturalmente abundante na água do oceano e pode servir muitas gerações de pessoas. É extraído do oceano usando um processo de centrifugação.
Hidrogênio Pesado
O hidrogênio pesado é o nome de qualquer um dos isótopos superiores de hidrogênio, como deutério e trítio. Mas mais frequentemente é usado para deutério. Sua massa atômica écerca de 2, e seu núcleo contém 1 próton e 1 nêutron. Assim, sua massa é o dobro do hidrogênio normal. O nêutron extra no deutério o torna mais pesado que o hidrogênio normal, razão pela qual é chamado de hidrogênio pesado.
O hidrogênio pesado foi descoberto por Harold Urey em 1931 - esta descoberta foi agraciada com o Prêmio Nobel de Química em 1934. Urey previu a diferença entre a pressão de vapor do hidrogênio molecular (H2) e a molécula correspondente com um átomo de hidrogênio substituído por deutério (HD), e assim a possibilidade de separar essas substâncias por destilação do hidrogênio líquido. O deutério foi encontrado no resíduo da destilação do hidrogênio líquido. Foi preparado em sua forma pura por G. N. Lewis usando o método de concentração eletrolítica. Quando a água é eletrificada, é formado gás hidrogênio, que contém uma pequena quantidade de deutério, de modo que o deutério é concentrado na água. Quando a quantidade de água é reduzida a cerca de cem milésimos de seu volume original por eletrólise contínua, é fornecido óxido de deutério quase puro, conhecido como água pesada. Este método de preparação de água pesada foi usado durante a Segunda Guerra Mundial.
Etimologia e símbolo químico
O nome "deutério" vem da palavra grega deuteros, que significa "segundo". Isso indica que com um núcleo atômico consistindo de duas partículas, o deutério é o segundo isótopo após o hidrogênio comum (ou leve).
Deutério é muitas vezes denotado pelo produto químicosímbolo D. Como um isótopo de hidrogênio com um número de massa de 2, também é representado como H. A fórmula para deutério é 2H. A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) permite D e H, embora H seja o preferido.
Como obter deutério da água?
O método tradicional de concentração de deutério na água usa troca de isótopos no gás sulfídrico, embora métodos melhores estejam sendo desenvolvidos. A separação de diferentes isótopos de hidrogênio também pode ser feita usando cromatografia gasosa e destilação criogênica, que usam diferenças nas propriedades físicas para separar os isótopos.
água deutério
A água de deutério, também conhecida como água pesada, é semelhante à água comum. É formado por uma combinação de deutério e oxigênio e é designado como 2H2O. A água de deutério é mais viscosa do que a água normal. A água pesada é 10,6% mais densa que a água comum, então o gelo da água pesada afunda na água comum. Para alguns animais, a água de deutério é tóxica, enquanto outros podem sobreviver em água pesada, mas se desenvolverão mais lentamente do que na água normal. A água de deutério não é radioativa. O corpo humano contém cerca de 5 gramas de deutério e é inofensivo. Se a água pesada entrar no corpo em grandes quantidades (por exemplo, cerca de 50% da água no corpo se torna pesada), isso pode levar à disfunção celular e, finalmente, à morte.
Diferenças em água pesada:
- O ponto de congelamento é 3,82°C.
- Temperaturaponto de ebulição é 101,4 °C.
- A densidade da água pesada é 1,1056 g/mL (água normal é 0,9982 g/mL).
- O pH da água pesada é 7,43 (água normal é 6,9996).
- Há uma pequena diferença de sabor e cheiro entre água pura e água pesada.
Uso de deutério
Os cientistas desenvolveram muitos usos para o deutério e seus compostos. Por exemplo, o deutério é um marcador de isótopos não radioativo para estudar reações químicas e vias metabólicas. Além disso, é útil para estudar macromoléculas usando espalhamento de nêutrons. Solventes deuterados (como água pesada) são comumente usados em espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) porque esses solventes não afetam os espectros de RMN dos compostos em estudo. Compostos deuterados também são úteis para espectroscopia de infravermelho de femtossegundos. O deutério também é um combustível para reações de fusão nuclear, que um dia poderá ser usado para gerar eletricidade em escala industrial.
